有旋流

更新时间:2022-09-16 10:45

有旋流亦称“涡流”。流体质点(微团)在运动中不仅发生平动(或形变),而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动,即有旋流中如有液体微团的旋转角速度不全为0。

简介

与刚体运动比较,流体质点运动的最大不同点,是除了可有平动、转动、或平移带转动外,还可能有变形出现。变形特性取决于流速场特性,或线性变形(拉伸、压缩),或角变形。因此,就一般情况而言,流体运动可分解为位移、旋转和变形三种基本形式。其中变形对质点应力分析有重大影响,而旋转与否,其流动规律完全不同。

液流中各液体微团的旋转角速度都为0,因而不存在旋转运动的流动称为无旋流,无旋流中:

反之,液流中如有液体微团作旋转运动,亦即旋转角速度不全为0,则这种液体运动叫做有旋流,在有旋流运动中,上述三个等式至少有一个得不到满足。实际上,往往是一部分流场可以是有旋流,另一部分可以是无旋流。

有旋流亦称“涡流”。流体质点(微团)在运动中不仅发生平动(或形变),而且绕着自身的瞬时轴线作旋转运动。 如旋风即为空气的涡流。当流体速度变化较大,由于流体粘滞阻力、压强不均匀等因素的影响,就容易形成涡流。

必须注意,流动究竟是无旋流还是有旋流,是根据液体微团的本身是否旋转而决定的,并不是由该微团的轨迹形状而定的。 例如图2所示的运动,微团的轨迹为一圆周,但微团本身并无旋转,故为无旋流。而图1所示的运动,微团的轨迹线是一直线,但微团本身却在转动,故为有旋流。

有旋流和无旋流的特性

①若,即

则流动为无旋流,否则,为有旋流。

有旋流(涡流)——中任一个或全部不等于零的流体运动,绕自身轴有旋转的运动。(与通常的旋转不同)流场内流体质点具有绕质点自身任意轴的角速度。

②有旋流的特征是存在角速度。角速度是一个矢量,所以可如同用流线描述流动一样,可用涡线描述流动的旋转变化。

涡线——在同一瞬时线上各质点的转速矢量都与该曲线相切。

无旋流一般存在于无粘性理想流体中。有旋流一般存在于有粘性实际流体中,但在粘性流体中的层状渗流也可看作是无旋流。

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